|
Солнечный сверхшторм обрушился на Марс
|
|
|
|
Что происходит, когда солнечная сверхшторма обрушивается на Марс? Благодаря марсианским орбитальным аппаратам Европейского космического агентства мы теперь знаем: сбои в работе космических аппаратов и перенасыщение верхних слоев атмосферы.
|
|
|
|
В мае 2024 года на Землю обрушилась самая крупная солнечная буря, зарегистрированная более чем за 20 лет. Она привела к перенапряжению атмосферы нашей планеты, вызвав мерцающие полярные сияния, которые были видны даже на юге Мексики.
|
|
|
|
Этот шторм также обрушился на Марс. К счастью, два марсианских орбитальных аппарата ЕКА — Mars Express и ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) — оказались в нужном месте в нужное время, и радиационный монитор на борту TGO всего за 64 часа зафиксировал дозу, эквивалентную 200 "нормальным" дням.
|
|
|
|
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, более подробно раскрывает, как эта интенсивная штормовая активность повлияла на Красную планету.
|
|
|
|
"Воздействие было поразительным: верхние слои атмосферы Марса были заполнены электронами", - говорит научный сотрудник ЕКА Джейкоб Пэрротт, ведущий автор исследования. "Это была самая сильная реакция на солнечную бурю, которую мы когда-либо видели на Марсе".
|
|
|
|
|
|
|
Сверхшторм вызвал резкое увеличение количества электронов в двух различных слоях атмосферы Марса на высотах около 110 и 130 км, причем их количество увеличилось на 45% и целых 278% соответственно. Это самое большое количество электронов, которое мы когда-либо видели в этом слое марсианской атмосферы.
|
|
|
|
"Шторм также вызвал компьютерные ошибки на обоих орбитальных аппаратах — типичная опасность космической погоды, поскольку частицы, участвующие в ней, очень энергичны и их трудно предсказать", - добавляет Джейкоб. "К счастью, космический аппарат был спроектирован с учетом этого и оснащен радиационно-стойкими компонентами и специальными системами для обнаружения и устранения этих ошибок. Они быстро восстановились".
|
|
|
|
Впервые в истории появилась новая технология
|
|
|
|
Чтобы исследовать влияние сверхшторма на Марс, Джейкоб и его коллеги использовали метод, впервые применяемый в настоящее время ЕКА, известный как радиозатмораживание.
|
|
|
|
Во-первых, Mars Express передал радиосигнал на TGO в тот самый момент, когда он исчезал за марсианским горизонтом. Когда TGO исчез, радиосигнал был искажен ("преломлен") различными слоями атмосферы Марса, прежде чем был принят орбитальным аппаратом, что позволило ученым получить дополнительную информацию о каждом слое. Исследователи также использовали наблюдения миссии MAVEN НАСА, чтобы подтвердить плотность электронов.
|
|
|
|
"На самом деле этот метод десятилетиями использовался для изучения Солнечной системы, но с использованием сигналов, передаваемых с космического аппарата на Землю", - говорит Колин Уилсон, научный сотрудник проекта ЕКА Mars Express и TGO и соавтор исследования.
|
|
|
|
"Только в последние пять лет или около того мы начали использовать его на Марсе между двумя космическими аппаратами, такими как Mars Express и TGO, которые обычно используют эти радиостанции для передачи данных между орбитальными аппаратами и роверами. Приятно видеть это в действии".
|
|
|
|
Европейское космическое агентство (ЕКА) регулярно использует радиосвязь между орбитальными аппаратами на Земле и планирует использовать ее более регулярно в будущих планетных миссиях.
|
|
|
|
Разные миры, разная погода
|
|
|
|
На Земле и Марсе супершторм наблюдался по-разному, что подчеркивает различия между этими двумя мирами.
|
|
|
|
На Земле реакция верхних слоев атмосферы была более приглушенной благодаря экранирующему эффекту магнитного поля Земли. Магнитное поле не только отклонило множество частиц солнечной бури от Земли, но и направило некоторые из них к полюсам Земли, где они заставили небо озариться полярными сияниями.
|
|
|
|
Хотя их различия могут затруднить прямое сравнение планет, понимание того, как солнечная активность влияет на жителей Солнечной системы — другими словами, прогнозирование космической погоды — чрезвычайно важно. На Земле солнечные бури могут быть опасны и разрушительны для астронавтов и оборудования, находящегося в космосе, и могут нарушить работу наших спутников и систем (электроснабжения, радио, навигации).
|
|
|
|
Однако изучение космической погоды затруднено, поскольку солнце беспорядочно излучает радиацию и материалы, что делает целенаправленные измерения в значительной степени случайными.
|
|
|
|
"К счастью, мы смогли использовать эту новую технику с Mars Express и TGO всего через 10 минут после того, как на Марсе произошла крупная солнечная вспышка. В настоящее время мы проводим на Марсе только два наблюдения в неделю, так что время было выбрано очень удачно", - добавляет Джейкоб.
|
|
|
|
Джейкоб и его коллеги запечатлели последствия трех солнечных событий — все они являются частью одного и того же шторма, но отличаются друг от друга тем, что они выбрасывают в космос и как они это делают: одна вспышка излучения, один выброс частиц высокой энергии и извержение вещества, известное как корональный выброс массы (CME).
|
|
|
|
В совокупности эти события привели к тому, что к Марсу устремился поток быстро движущейся, энергичной, намагниченной плазмы и рентгеновских лучей. Когда этот поток вещества достиг верхних слоев атмосферы планеты, он столкнулся с нейтральными атомами и лишил их электронов, в результате чего область заполнилась электронами и заряженными частицами.
|
|
|
|
"Результаты улучшают наше понимание Марса, показывая, как солнечные бури переносят энергию и частицы в атмосферу Марса — важно отметить, что, как мы знаем, планета потеряла огромное количество воды и большую часть своей атмосферы в космос, скорее всего, из-за постоянного ветра частиц, исходящих от Солнца,- говорит Колин.
|
|
|
|
- Но у этого есть и другая сторона: структура и состав атмосферы планеты влияют на то, как радиосигналы распространяются в космосе. Если верхние слои атмосферы Марса напичканы электронами, это может блокировать сигналы, которые мы используем для исследования поверхности планеты с помощью радара, что делает это ключевым фактором при планировании нашей миссии и влияет на нашу способность исследовать другие миры".
|
|
|
|
Источник
|
